Entropía y vida Exposición

Exposición entropía y vida

La segunda ley de la termodinámica es la ley del aumento de la entropía, lo que significa un aumento del caos. Esta nos permite determinar si un proceso dado es posible; es decir, un proceso que disminuya dSuniv no puede ocurrir, pero uno que aumente dSuniv es posible e irreversible.

Sistema en equilibrio: se dice que un sistema se encuentra en estado de equilibrio termodinámico, si es incapaz de experimentar espontáneamente algún cambio de estado o proceso termodinámico cuando está sometido a unas determinadas condiciones de entorno. Pero también tenemos sistemas fuera de equilibrio en los que ocurre una reacción química o un transporte de materia entre dos fases.

Los organismos vivos son sistemas en los que ocurren procesos constantemente, es decir, los organismos no están en equilibrio. No es de extrañar que este hecho haya puesto, desde hace mucho tiempo, una inquietud sobre la relación de los sistemas biológicos y la segunda ley.

Esa pregunta es ¿los procesos de la vida violan la segunda ley? Para analizar esto, comenzaremos con algunos aspectos importantes para tener en cuenta:

La relación 𝛥𝑆≥0 es aplicable sólo a sistemas cerrados y térmicamente aislados de su entorno. Pero los organismos vivos son sistemas abiertos ya que estos toman y expelen materia y por supuesto, intercambian calor con el exterior. De acuerdo con la segunda ley 𝛥𝑆𝑠𝑖𝑠𝑡+𝛥𝑆𝑒𝑛𝑡 ≥0 para un organismo, pero 𝛥𝑆𝑠𝑖𝑠𝑡 puede ser positivo, negativo o cero.

Cualquier reducción en Ssist, de acuerdo con la segunda ley, debe compensarse con un aumento de Salr al menos tan grande como la magnitud de la reducción de Ssist. Por ejemplo, durante el congelamiento de agua al estado más ordenado del hielo, Ssist disminuye, pero el flujo del calor del sistema a los alrededores incrementa Salr.

El cambio en la entropía en un sistema abierto se puede analizar de la siguiente manera. Sea dSsist el cambio de entropía de cualquier sistema (abierto o cerrado) durante un intervalo infinitesimal dt. Sea dSi el cambio de entropía del sistema debido a procesos que ocurren enteramente en el interior del sistema durante dt. Sea dSe el cambio de entropía del sistema debido a intercambios de energía y materia entre el sistema y los alrededores durante dt.

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